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天钢360m2烧结机烟气脱硫技术实践

2016-04-18    来源:明仕msyz555手机版
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[ 导读 ]: 天津钢铁集团有限公司(以下简称天钢)360m2烧结机烟气脱硫治理项目采用LJS烧结烟气干法脱硫及多污染物协同净化工艺。项目于2013年9月底投

      天津钢铁集团有限公司(以下简称天钢)360m2烧结机烟气脱硫治理项目采用LJS烧结烟气干法脱硫及多污染物协同净化工艺。项目于2013年9月底投产,至今已运行半年多,脱硫生产设备运行稳定、烟气中各项污染物排放浓度符合国家现行排放标准,治理效果显著。

1、项目实施的必要性

2011年在用的国家标准中规定烧结烟气SO2浓度小于2000mg/Nm3。2012年6月发布的《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》中规定:自2012年10月1日起烧结烟气SO2排放浓度小于600mg/Nm3,2015年1月1日起烧结烟气SO2排放浓度小于200mg/Nm3。

天钢脱硫前烧结烟气SO2排放浓度为400-700mg/Nm3,最大时曾达到1000mg/Nm3,将超过国家新的排放标准。为此,天钢从2011年7月即开始调研考察、技术交流,以期选择相适宜的脱硫技术。

2、技术方案的选择

对烧结烟气SO2排放控制的主要方法有:低硫分的原燃料配入法、高烟囱稀释排放法和烟气脱硫法。低硫分的原燃料配入法对原燃料成分有要求,可以从根本上确保SO2排放总量,但对烧结原料要求严格,该方法较难采纳。高烟囱稀释排放法是采用具有一定高度的烟囱,将烟气排放到大气层中,由于有SO2排放浓度和排放总量的双重控制,该方法也不可行。只有采用烟气脱硫法,在烧结机上安装脱硫装置对烧结烟气进行脱硫处理达到环保要求,实现SO2减排。

2.1、实施原则

1)采用技术成熟、运行可靠的脱硫工艺,确保脱硫系统投运后不影响烧结生产,无二次污染产生。

2)脱硫工程在满足设备性能的前提下,除关键设备引进外,设备制造尽可能立足国内解决,便于生产维护及节省投资。工程的装备及控制水平与烧结主工艺控制水平相当。

3)充分考虑并合理应用烧结主工艺公辅设施的能力及总图条件,降低一次投资。

4)充分利用现有场地,尽可能减少建筑物的拆除。

5)严格执行国家环境保护法、职业健康安全和消防等有关规定,认真贯彻执行国家规定的能源政策,尽可能降低各种原料和动力的消耗。

2.2、烧结烟气脱硫工艺

国内烧结烟气脱硫方法以脱硫剂参与化学反应时的状态分为:湿法、干法、半干法。

1)湿法脱硫

湿法脱硫是指脱硫剂为液态状态下进行脱硫和副产物处理的烧结烟气脱硫技术。湿法烧结烟气脱硫技术目前工业化应用的主要有:石灰石-石膏法、氨法、离子液法、镁法等,应用较多的是石灰石-石膏法。

该方法优点在于:脱硫方法较成熟,反应速度快,脱硫效率高,脱硫剂价格便宜,有一定的除尘效果,副产品可以利用。缺点在于:有设备腐蚀,废水量较大,运行维护量较大。

2)干法脱硫

干法脱硫是指脱硫剂在干燥状态下进行脱硫和副产物处理的烧结烟气脱硫技术。干法烧结烟气脱硫技术目前工业化应用的主要有:循环流化床法、活性炭吸附法和密相干塔法等,应用较多的是循环流化床法。

该方法优点在于:系统阻力低,水耗小,脱硫效率高,吸收塔占地面积少,不需要考虑防腐,投资相对较小,运行维护较容易,部分产物可循环利用。缺点在于:易发生脱硫床塌床,管道堵塞、管道局部结露等现象。

3)半干法脱硫

半干法脱硫是指带有少量水的脱硫剂与烟气反应,进行脱硫和副产物处理的烧结烟气脱硫技术。半干法烧结烟气脱硫技术目前工业化应用的主要有:旋转喷雾(SDA)法、LEC法等,应用较多的是SDA法。

该方法优点在于:系统简单、易于操作、易于维护;脱硫效率较高,能达90%以上;钙硫比较低,在1.1-1.3之间;投资少;运行成本低;部分产物可循环利用。缺点在于:雾化器喷嘴存在堵塞和副产物难以利用问题。

2.3、天钢烧结脱硫工艺技术的选择

1)选择原则

采用的工艺技术可行且已成熟应用;建成后脱硫系统的能力要适应烧结工艺负荷的变化;脱硫过程中尽量不产生废水、废气、固体废弃物等二次污染;脱硫副产物能够实现较好的应用;脱硫后外排烟气排放指标二氧化硫排放浓度、烟粉尘排放浓度必须符合国家标准;设备寿命较长、设备操作维护较简单;脱硫系统运行成本较低等。

2)烧结脱硫工艺技术的选择

通过技术交流和考察,应用的脱硫工艺种类多达20多种。有的单位几台烧结机使用几种不同的脱硫技术,也就是说没有一个脱颖而出的集中应用的技术。从考察情况来看,早期脱硫应用湿法脱硫技术的较多,近期应用干法(或半干法)脱硫技术的钢铁企业逐渐增多。

天钢经过反复论证,筛选出三种目前应用较多、技术相对成熟的脱硫工艺技术,即:湿法的石灰石-石膏法、干法的循环流化床法和半干法的SDA旋转喷雾法。经总结、比较、分析后认为,LJS烧结烟气干法脱硫及多污染物协同净化工艺既符合技术选择原则,又通过了国家工信部的后评估,因此推荐该工艺作为公司烧结烟气脱硫的首选工艺。同时,本着强中选优的原则,最终确定烧结烟气脱硫项目采用循环流化床干法工艺。

3、循环流化床法脱硫原理及工艺流程

烧结烟气中SO2的脱除,是通过SO2与脱硫剂消石灰反应,反应生成固态副产物CaSO3˙1/2H2O、CaSO4˙1/2H2O及少量CaCl2、CaF2等。主要化学反应方程式如下:

Ca(OH)2+SO2=CaSO3˙1/2H2O+1/2H2O

Ca(OH)2+SO3=CaSO4˙1/2H2O+1/2H2O

CaSO3˙1/2H2O+1/2O2=CaSO4˙1/2H2O

Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O

Ca(OH)2+2HCl=CaCl2˙2H2O

2Ca(OH)2+2HCl=CaCl2˙Ca(OH)2˙2H2O

Ca(OH)2+2HF=CaF2+2H2O

循环流化床法脱硫是将生石灰消化后引入脱硫塔,在消化状态下与通入的烟气进行脱硫反应,烟气脱硫后进入布袋除尘器,再由引风机经烟囱排出。系统由吸收剂制备、脱硫塔、物料再循环、工艺水系统、脱硫后除尘器以及仪表控制系统等组成。

工艺流程见图1。

图1:循环流化床法脱硫工艺流程

4、烧结烟气脱硫运行实践

4.1、外排烟气SO2浓度情况

天钢360m2烧结机脱硫项目投产后,日常脱硫操作按照脱硫率80%-85%运行,烟气排放浓度稳定达标排放。应市政府要求,在启动大气污染应急预案时,将脱硫率提高到95%以上。天钢在半年多的实际脱硫生产运行过程中,根据需要灵活调整脱硫率且稳定运行。现场脱硫系统见图2。

图2:天钢360m2烧结机脱硫系统

以2014年2月份为例(不含启动大气污染应急预案日),烟气入口SO2浓度日平均值为518.74mg/Nm3,经脱硫后烟气出口SO2浓度日平均值为79.61mg/Nm3,符合国家标准要求。具体参数见表1。

表1:2014年2月天钢烧结烟气脱硫、除尘情况

2月22-26日启动大气污染应急预案,脱硫运营单位按照要求将实际脱硫率控制在95%以上,平均脱硫率为96.24%,烟气出口SO2浓度日平均值为17.51mg/Nm3,完全达标。具体参数见表2。

表2:2014年2月启动预案日期间天钢烧结烟气脱硫、除尘情况

4.2、外排烟气颗粒物浓度情况

烧结烟气颗粒物脱除是采用脱硫专用的低压回转脉冲布袋除尘器。烧结脱硫后的烟气进入脱硫布袋除尘器除尘,除尘后的烟气经脱硫引风机排至烟囱,由烟囱排入大气。

目前,国家标准要求现有企业烧结烟气颗粒物排放浓度小于80mg/m3,2015年1月1日后要求小于40mg/m3。从表1-表2可以看出,天钢360m2烧结机脱硫项目投产后,经除尘后的烟气出口颗粒物浓度日平均值为6.6mg/Nm3,符合国家标准要求,烟气颗粒物排放浓度稳定达标排放。

5、存在的问题

5.1、脱硫副产物的综合利用问题

天钢360m2烧结机脱硫系统,因再循环利用脱硫灰,大幅提高了脱硫剂的利用率,有效降低了脱硫成本,但还是会有部分脱硫副产物。脱硫副产物中含有亚硫酸钙,亚硫酸钙的化学性能不稳定,在自然环境下逐渐氧化为硫酸钙的过程中体积会增大,从而影响脱硫副产物的综合利用。国内外正在研发对脱硫副产物综合利用的新途径。

5.2、对脱硫剂的要求比较高

脱硫剂石灰中CaO的供应品位较低、质量不稳定,而且石灰对人体也有一定的危害,因此如果系统密封性和安全措施不够好,有可能对人员造成伤害。

6、结束语

天钢360m2烧结机脱硫系统自2013年9月底投产以来,系统开机、停机平稳,未发生塌床现象;调整脱硫节奏时操作方便、系统响应时间短;对烧结生产工艺无影响;脱硫效率高、烟气除尘效果好,各项污染物指标达标排放。实践表明,循环流化床脱硫技术适宜天钢烧结工况,是烧结烟气脱硫运行的成功案例。

 
关键词: 实践 技术
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